Teoria de Einstein–Cartan com geometria de torção prevê remanescentes estáveis de buracos negros capazes de preservar informação e de a ligar à física do campo de Higgs

A teoria de Einstein–Cartan com geometria de torção prevê remanescentes estáveis de buracos negros capazes de preservar informação e de a ligar à física do campo de Higgs

Um dos enigmas mais profundos da física contemporânea - o «paradoxo da informação dos buracos negros» - poderá, por fim, ter uma solução elegante. Esta proposta poderá igualmente ajudar a esclarecer a origem da massa das partículas fundamentais.

Na década de 1970, Stephen Hawking demonstrou que os buracos negros emitem uma radiação fraca que os leva a evaporar lentamente. Contudo, de acordo com a mecânica quântica, esse fenómeno implica a perda de informação, contrariando o princípio da unitariedade. A nova abordagem apresentada no estudo assenta na geometria do espaço com dimensões adicionais.

Os cientistas analisaram as implicações da teoria gravitacional de Einstein–Cartan, definida em 7 dimensões numa estrutura matemática designada «variedade G2 com torção». Ao contrário da Relatividade Geral convencional, este modelo admite não apenas a curvatura do espaço-tempo, mas também a sua «torção». Em densidades de Planck - a densidade máxima de matéria prevista pela mecânica quântica -, essa torção gera uma força repulsiva que impede a evaporação completa do buraco negro. Em vez de desaparecer, permanece um «remanescente» estável, com uma massa de cerca de 9 × 10⁻⁴¹ kg.

Este remanescente, segundo os investigadores, funciona como um arquivo no qual a informação é retida sob a forma de «modos quase-normais» do campo de torção. O remanescente de um buraco negro com a massa do Sol consegue armazenar aproximadamente 1,515 × 10⁷⁷ qubits de informação, uma quantidade suficiente para resolver o paradoxo.

O trabalho relaciona ainda este modelo com a física das partículas elementares. Na passagem de 7 para 4 dimensões, a geometria explica a origem da escala electrodinâmica fraca (~246 GeV), associada ao campo de Higgs, responsável pela massa das partículas. Neste enquadramento, o valor esperado no vácuo do campo de torção coincide com a escala electrodinâmica fraca.

Porque é que as dimensões adicionais ainda não foram detetadas? As partículas associadas a essas dimensões têm massas de cerca de 8,6 × 10¹⁵ GeV, muito além da capacidade do Grande Colisionador de Hadrões. Ainda assim, a teoria apresenta previsões testáveis. Por exemplo, os remanescentes estáveis de buracos negros poderão constituir uma componente da matéria escura. As suas assinaturas gravitacionais, ou indícios da geometria de 7 dimensões na radiação cósmica de fundo e nas ondas gravitacionais do Universo primordial, poderão confirmar o modelo.